ยานอวกาศของ NASA จับภาพ ‘กระแสน้ำวนสุดคลั่ง’ ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์

 (mashable.com)
1 คะแนน โดย GN⁺ 2024-04-08 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • Parker Solar Probe ซึ่งถูกขนานนามว่าเป็นยานอวกาศที่เร็วที่สุดในระบบสุริยะ ได้บันทึกภาพโครงสร้างคล้ายกระแสน้ำวนขนาดมหึมาภายในโคโรนา ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์
  • ภาพนี้ถ่ายด้วยกล้อง WISPR และทีมนักวิจัยให้น้ำหนักว่าอาจเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากการที่การพ่นมวลโคโรนา (CME) มีปฏิสัมพันธ์กับลมสุริยะ
  • โครงสร้างดังกล่าวเป็นกระแสน้ำวนหายากที่เรียกว่า Kelvin-Helmholtz instabilities (KHI) และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal
  • CME สามารถคุกคามดาวเทียม การสื่อสาร ระบบนำทาง และโครงข่ายไฟฟ้าได้ และในปี 1989 CME รุนแรงลูกหนึ่งได้ทำให้ผู้คนหลายล้านคนใน Québec ประเทศแคนาดา ได้รับผลกระทบจากไฟฟ้าดับนาน 12 ชั่วโมง
  • Parker Solar Probe ทนความร้อนจากดวงอาทิตย์ด้วย แผ่นป้องกันความร้อนคาร์บอนหนา 4.5 นิ้ว และมีกำหนดทำความเร็วถึง 430,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ภายในปลายปีนี้

กระแสน้ำวนที่ถูกจับภาพได้ภายในโคโรนาของดวงอาทิตย์

  • Parker Solar Probe ของ NASA เป็นยานอวกาศที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ได้มากกว่าภารกิจก่อนหน้าอย่างมาก และถูกขนานนามว่าเป็นยานอวกาศที่เร็วที่สุดในระบบสุริยะ
  • วิดีโอครั้งนี้เผยให้เห็น “vortex-like structures” ขนาดมหึมาที่ถูกสังเกตภายใน โคโรนา ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์
  • การถ่ายภาพใช้กล้อง WISPR
    • WISPR ย่อมาจาก Wide-field Imager for Parker Solar Probe
  • ทีมนักวิจัยมองว่าโครงสร้างนี้อาจเกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่าง การพ่นมวลโคโรนา (CME) กับลมสุริยะ
    • CME คือปรากฏการณ์ที่ดวงอาทิตย์ปล่อยพลาสมา ซึ่งเป็นก๊าซร้อนยิ่งยวด ออกสู่ห้วงอวกาศ
    • ลมสุริยะคือกระแสของอนุภาคมีประจุที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่อง
  • งานวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal
  • กระแสน้ำวนหายากนี้ในทางเทคนิคเรียกว่า Kelvin-Helmholtz instabilities หรือย่อว่า KHI

การคาดการณ์ CME และความเสี่ยงต่อโครงสร้างพื้นฐานบนโลก

  • การถ่ายภาพโดยตรงครั้งนี้ช่วยเปิดโอกาสให้เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับ การเคลื่อนที่ของ CME และปฏิสัมพันธ์กับลมสุริยะโดยรอบในสภาพแวดล้อมของดวงอาทิตย์ที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจมากนัก
  • CME อาจเป็นความเสี่ยงโดยตรงต่อโครงสร้างพื้นฐานด้านเทคโนโลยีของโลก
    • มันสามารถคุกคาม ดาวเทียม รบกวนเทคโนโลยีการสื่อสารและการนำทาง และแม้แต่ทำให้โครงข่ายไฟฟ้าบนโลกเป็นอัมพาตได้
    • เมื่อวันที่ 12 มีนาคม 1989 CME รุนแรงลูกหนึ่งได้เดินทางถึงสนามแม่เหล็กโลก และหลังเวลา 2:44 น. ของวันที่ 13 มีนาคม กระแสไฟฟ้าได้รับผลกระทบผ่านจุดเปราะบางของโครงข่ายไฟฟ้า Québec
    • ใช้เวลาไม่ถึง 2 นาที โครงข่ายไฟฟ้าทั้งหมดของ Québec ก็ดับลง และตลอด 12 ชั่วโมงถัดมา ผู้คนหลายล้านคนต้องเผชิญกับสำนักงานที่มืดสนิท ทางเดินใต้ดินสำหรับคนเดินเท้า และลิฟต์ที่หยุดนิ่ง

สภาพการบินของ Parker Solar Probe

  • Parker Solar Probe จะยังคงเดินหน้าบินเข้าใกล้โคโรนาของดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วสูง
  • ยานอวกาศลำนี้ทนความร้อนด้วย แผ่นป้องกันความร้อนคาร์บอนหนา 4.5 นิ้ว ที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์
    • ตัวแผ่นป้องกันเองมีอุณหภูมิสูงได้ถึงประมาณ 2,500 องศาฟาเรนไฮต์
    • บริเวณที่อยู่ห่างหลังแผ่นป้องกันออกไปไม่กี่ฟุตมีสภาพค่อนข้างไม่รุนแรง
  • ภายในปลายปีนี้ Parker Solar Probe มีกำหนดทำความเร็วถึง 430,000 ไมล์ต่อชั่วโมง

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-04-08
ความคิดเห็นใน Hacker News

  • ตอนเรียนปริญญาเอกช่วงปลายยุค 80 ผมเคยนำ ความไม่เสถียร Kelvin-Helmholtz มาประยุกต์ใช้กับพลวัตของดวงอาทิตย์และจำลองด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ พอได้เห็นว่ามันมีอยู่จริงและมีพฤติกรรมตามที่คาดไว้ก็รู้สึกดีใจ
    ความไม่เสถียรของพลาสมา แบบอื่น ๆ ที่เคยคาดการณ์ไว้ตอนนั้น ตอนนี้ก็ถูกยืนยันด้วยยานสำรวจอวกาศกันมากแล้ว

  • ถ้าวิดีโอตั้งแต่ต้นจนจบยาว 7.5 ชั่วโมง และ Parker เคลื่อนที่ผ่านกระแสหมุนนั้นด้วยความเร็วหลายแสนไมล์ต่อชั่วโมง ขนาดมันจะประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์เลยหรือเปล่า?

    • น่าจะอย่างนั้น
      ถ้า 186,000 กม./ชม. ก็จะเคลื่อนที่ได้เท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ใน 7.5 ชั่วโมง
      https://www.wolframalpha.com/input?i=%28diameter+of+sun%29%2...
      อีกอย่าง Parker น่าจะเคลื่อนที่เร็วกว่านี้มากตอนอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์

  • “ปลายปีนี้ ยานอวกาศจะทำความเร็วได้สูงถึง 430,000 ไมล์ต่อชั่วโมง” เร็วกว่า Voyager มาก
    ความเร็วแสงในสุญญากาศคือ 670,616,629 ไมล์ต่อชั่วโมง ดังนั้นมันเริ่มเข้าสู่ช่วงสัดส่วนที่มองข้ามได้ยากแล้ว
    เกือบถึง 0.1% เลย

    • ขอถามแบบมือใหม่
      430,000 ไมล์ต่อชั่วโมงเป็นตัวเลขที่สูงมากแน่นอน และผมก็เคยได้ยินวิธีเพิ่มความเร็วด้วย gravity assist มาบ้างจึงพอคุ้นเคย
      แต่เท่าที่รู้ พลังงานต้องอนุรักษ์ ถ้าวัตถุจะได้ความเร็ว 430,000 ไมล์ต่อชั่วโมง พลังงานนั้นต้องมาจากที่ไหนสักแห่ง และคงไม่ได้มาจากการเผาเชื้อเพลิงของมันเอง ก็ดูเหมือนว่าดวงอาทิตย์จะถ่ายเทพลังงานให้ไปมาก
      ถ้านั่นเป็นพลังงานศักย์โน้มถ่วง ก็เหมือนแปลว่าดวงอาทิตย์สูญเสียพลังงานนั้นไป แบบนี้มันอิงกับมวลไม่ใช่หรือ? แต่ก็ไม่น่าจะใช่ว่ามวลดวงอาทิตย์เปลี่ยนไป
      อยากให้ช่วยอธิบายง่าย ๆ ในมุมการแลกเปลี่ยนพลังงานว่าใครได้และใครเสีย

  • หา สเกล ของภาพได้ไหม? กระแสหมุนนี้ใหญ่แค่ไหน?

    • มีบทความชื่อ “Parker Solar Probe/WISPR ถ่ายภาพโดยตรงครั้งแรกของความไม่เสถียร Kelvin–Helmholtz”
      https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad2208
      เขาบอกว่าเพื่อจำแนกสเกลเชิงพื้นที่ เช่น ขนาดตามแนวรัศมี ความกว้าง และระยะห่างของกระแสหมุน ใช้เฉพาะการสังเกตจาก WISPR-I ซึ่งเป็นอุปกรณ์เดียวที่ระบุกระแสหมุนได้
      จากการสร้างแบบจำลอง GCS เขาประเมินว่า CME แพร่กระจายออกในแนวรัศมีไปทางลองจิจูด Carrington 20° และละติจูด 10°
      เนื่องจากลักษณะต่าง ๆ ค่อนข้างเป็นวงรี เขาจึงวัดความยาวแกนเอกและแกนโทเพื่อแสดงสเกลทั่วไป โดยแกนเอกอยู่ในทิศทางการแพร่กระจาย ส่วนแกนโทตั้งฉากกับทิศนั้น
      สำหรับไทม์แลปส์ที่พิจารณา อายุของกระแสหมุน หรือคาบเวลา ถูกประเมินว่าน้อยกว่า 30 นาที
      ยังมี “ตาราง 1. ขนาดเฉลี่ยของแกนโทและแกนเอกของกระแสหมุนที่สังเกตได้ (Mm)” ให้ด้วย
      https://iopscience.iop.org/0004-637X/964/2/139/suppdata/apja...
      https://content.cld.iop.org/journals/0004-637X/964/2/139/rev...
      https://content.cld.iop.org/journals/0004-637X/964/2/139/rev...

  • เจ๋งมาก ถ้าใช้ สีเทียม กับวิดีโอนี้จะช่วยไหม?
    เป็นคำถามของคนทั่วไปที่แอบเขินนิดหน่อย
    แปลกดีที่ผมอยากฟังเสียงด้วย พวกเสียงหวีดความถี่ต่ำยาว ๆ ที่นักดาราศาสตร์วิทยุจับได้จากดวงอาทิตย์น่ะ

    • เสียงไม่เดินทางผ่านอวกาศ ดังนั้นสิ่งแบบนั้นก็เป็นแค่การ แปลงข้อมูลเป็นเสียง และโดยมากผมมองว่าใกล้เคียงกับภาพลวงมากกว่า

  • ดูเหมือนรูหนอนสุด ๆ แทบจะแยกไม่ออกว่าเป็น ความไม่เสถียร Kelvin-Helmholtz หรือสะพาน Einstein-Rosen

    • ในการเรนเดอร์ที่อิงฟิสิกส์ ไม่ใช่ไซไฟ รูหนอน จะดูเหมือนเลนส์ และเลนส์ที่ลอยอยู่ในอวกาศซึ่งมีแค่ดาวที่เหมือนจุดอยู่ด้านหลังนั้นสังเกตได้ยาก
      โดยเฉพาะสะพาน Einstein-Rosen นั้นไม่เสถียรในเอกภพที่มีอะไรก็ตามอยู่จริง ๆ แม้แต่โฟตอนเพียงตัวเดียว ดังนั้นจึงไม่สามารถมองเห็นได้จริง

  • ผิดหวังนิดหน่อย ไม่มีสี ไม่มีความรู้สึกเรื่องสเกล และสั้นเกินไปจนไม่รู้เลยว่ากำลังดูอะไรอยู่

    • วิดีโอนี้อาจช่วยให้เข้าใจทิศทางมุมมองและบริบทได้
      https://www.youtube.com/watch?v=IQXNqhQzBLM
      Parker Solar Probe โคจรรอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรที่รีมาก และทำงานส่วนใหญ่จากด้านหลังแผงกันความร้อนขนาดใหญ่ที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์ ลองนึกเหมือนที่ปิดตาข้างม้า อุปกรณ์ต่าง ๆ จะหันไปทางทิศการเคลื่อนที่และหันไปทาง “ขวา” ที่ออกห่างจากดวงอาทิตย์อยู่บ้าง
      ในวิดีโอ ดวงอาทิตย์จะอยู่ทางซ้ายเสมอ และยานสำรวจกำลังผ่านจุดใกล้ที่สุดของวงโคจร หรือจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ซึ่งเชื่อมโยงโดยตรงกับค่าทางไกลความเร็วที่มุมซ้ายล่าง ตอนที่เร็วที่สุดก็คือตอนที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด
      ดังนั้นในวิดีโอกระแสหมุน ดวงอาทิตย์อยู่ทางซ้าย แกนของกระแสหมุนน่าจะชี้ตรงไปยังดวงอาทิตย์ และยานสำรวจกำลังบินผ่านด้านข้างของมัน
    • นี่เป็นหนึ่งในภาพวิทยาศาสตร์ที่เจ๋งที่สุดเท่าที่ผมเคยเห็นมาเลย ไม่รู้ว่าจะไม่รู้สึกทึ่งได้ยังไง
      ดูสเกลของเวลาสิ ดูสิว่าโครงสร้างนั้นใหญ่แค่ไหน
      เรากำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบ 0.1% ของความเร็วแสง ในสภาพแวดล้อม 2,500 องศาฟาเรนไฮต์ นี่คือหลักฐานอันน่าทึ่งของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม
      มีหลายอย่างที่ภายนอกดูน่าเบื่อ แต่จริง ๆ แล้วสุดยอดมาก เช่น สเปกตรัมการแผ่รังสีของดาวเคราะห์นอกระบบก็เป็นแค่ยอดบนกราฟ แต่คือการตรวจจับบรรยากาศของโลกที่บรรพบุรุษของเราไม่เคยจินตนาการถึง
      แค่คิดว่าสิ่งใดรอเผ่าพันธุ์ของเราอยู่ข้างหน้าก็น่าทึ่งจริง ๆ
    • นี่ไม่ใช่ฉาก VFX ของ Hollywood แต่เป็นวิดีโอที่เครื่องมือวิทยาศาสตร์จับได้จาก ภายในโคโรนาของดวงอาทิตย์
    • ยานสำรวจลำนี้กำลังบินอยู่ในสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายอย่างไม่น่าเชื่อ และมีความเป็นไปได้สูงว่าภาพถูกปรับให้ลักษณะบางอย่างมองเห็นชัดขึ้นตามความสว่างหรือช่วงคลื่นเฉพาะ
      นั่นก็เป็นเหตุผลที่วิดีโอจากยานสำรวจอวกาศจำนวนมากใช้ สีเทียม เพราะบ่อยครั้งสายตามนุษย์มองไม่เห็นลักษณะเหล่านั้น